Kiriş Analizi Nedir?

Kirişler, etrafımızdaki birçok mekanik ve yapısal mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. Genellikle bir bina ya da köprü gibi daha büyük bir yapı için temel ya da iç destek oluşturmak için kullanılırlar. Kiriş analizi, kiriş ağırlığını, alan gereksinimlerini ve malzeme maliyetini en aza indirirken kuvvetlere ve strese dayanacak kirişleri uygun şekilde tasarlamak için kullanılan bir tekniktir. Yanlış tasarlanan kirişler, erken bozulabilir ve yıkıcı etkilere neden olabilir.

Kiriş analizi, makine mühendisliği, tasarım ilkeleri ve malzeme özelliklerinin bir kombinasyonunu gerektirir. İşlem tipik olarak uygulanacak kuvvet tipleri, destekler arasındaki açıklık, kiriş şekli, malzeme ve bir kirişin diğer yapısal elemanlara mekanik olarak bağlanmasına izin vermek için bağlantıların tasarımı gibi faktörleri içerir. Farklı kiriş tasarımları yükleme ve montaj yapılandırmalarına dayanır. Örneğin, dirsekli kirişler sadece bir uçta desteklenir ve her iki uçta da desteklenen basit kirişlerden farklı bir tasarım gerektirir.

Kirişler, karbon çeliği gibi tek bir malzeme kullanılarak yapılabilir. Ayrıca, farklı sayıdaki farklı malzeme katmanlarından oluşan kompozit veya lamine bir yapı olarak da yapılabilirler. Bir kirişin yapısı yük altında bükülmesini ve eğilmesini etkileyecektir. Bir kirişin sapması uzunluğuna, nasıl desteklendiğine, kesit şekline, malzemeye ve sapma kuvvetinin uygulandığı yere bağlıdır. Kiriş analizi, eğilme ve sapma miktarını belirleyecektir.

Yakın zamana kadar, kuvvet diyagramlarını kullanan manuel yöntemler ve ışın analizi için bir dizi karmaşık matematiksel denklem gerekliydi. Bugün, bu prosedür genellikle girdi verilerini kabul etmek ve performans kriterlerini karşılayacak bir kiriş tasarımı belirlemek için tasarlanmış mühendislik yazılımı kullanılarak tamamlanmaktadır. Bu programlar kiriş gerilmelerinin ve sapmalarının matematiksel bir analizini tamamlar ve ayrıca çeşitli yükleme koşulları altında kiriş içindeki gerilme dağılımlarını gösteren diyagramlar oluşturur. Işın analiz yazılımı, Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) olarak bilinen bir hesaplama yöntemini kullanır.

Işın analizinde önemli bir husus güvenlik ya da emniyet faktörü sınırıdır. Çoğu kiriş, yükleme veya kiriş tasarımında tahmin edilemeyecek diğer faktörler durumunda kirişin aşırı boyutlandırılmasına yardımcı olan bir güvenlik faktörüne sahiptir. Aşırı güvenlik faktörü, gerekenden daha büyük bir kiriş tasarımını yönlendirerek olası ağırlık sorunlarına ve daha yüksek imalat maliyetlerine neden olacaktır. Kiriş analiz yazılımı, kullanıcının seçenekleri değerlendirmesine ve maliyet ile işlevsellik arasındaki oranı optimize eden son bir kiriş tasarımı seçmesine izin vermek için farklı kiriş şekillerini ve malzemelerini analiz edebilir.